Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В чем опасность пропадания одной фазы для трехфазного двигателя

В чем опасность пропадания одной фазы для трехфазного двигателя

Современное производство неразрывно связано с применением трехфазных асинхронных электродвигателей, питаемых от трехфазной электрической сети 380 В, 50 Гц. Это простой и наиболее доступный способ получения крутящего момента для любого технологического оборудования, правда, особенностью трехфазных асинхронных двигателей является высокая критичность к ситуациям, когда происходят обрывы фаз.

Причинами пропадания фазы могут быть:

  • элементарный обрыв одного из фазных проводов;
  • перегорание плавкого предохранителя;
  • выход из строя контактной группы пускателя схемы включения.

Но по каким бы причинам не происходило исчезновение одной из фаз, трехфазный двигатель переходит в однофазный режим работы.

Нештатная ситуация может происходить при разных эксплуатационных условиях:

  • фаза может исчезнуть при отключенном двигателе или в момент вращения ротора;
  • двигатель может работать в недогруженном состоянии или на полную мощность;
  • электродвигатель может быть подключен по схеме «звезда» или «треугольник».

Рассмотрим, что происходит при этом в работе трехфазных электродвигателей и чем это может для них обернуться.

Чем грозит пропадание фазы?

В нормальном трехфазном режиме во всех трех обмотках статора текут фазные токи, одинаковые по значению, но сдвинутые относительно друг друга на 120°, это создает вращающееся магнитное поле, обеспечивающее вращение ротора. В случае обрыва одной из фаз сбалансированная система нарушается и происходит перераспределение токов и напряжений, при этом в случае соединения «звездой» две обмотки оказываются включенными последовательно и по ним протекает общий ток, в третьей обмотке ток отсутствует.

Магнитное поле в такой ситуации просто меняет свой знак чего для запуска электродвигателя недостаточно, такое возможно в случае подключения трехфазных двигателей «звездой» с нулевой точкой, присоединенной к нейтрали, однако успех запуска будет зависеть от величины нагрузки. Если нагрузка не обеспечивает вращения вала, это приводит к быстрому перегреву обмоток статоров за счет возрастающих пусковых токов, разрушению изоляции и выходу трехфазных двигателей из строя.

Не меньшую опасность двигателю несет отключение фазы в момент работы электродвигателя. Не зависимо от схемы подключения асинхронного двигателя в однофазном режиме ему обычно хватает крутящего момента для продолжения работы, правда в отличие от режима с трехфазным питанием скорость вращения на валу двигателя несколько падает, а его работа сопровождается характерным гулом. Работа двигателя в таком режиме часто остается незамеченной малоопытным персоналом, а продолжительный нагрев работающих обмоток приводит к их перегреву с последующей поломкой электромотора.

Асинхронный электродвигатель один из самых надежных представителей электрооборудования, при соответствующем обращении сохраняющий свою работоспособность десятилетиями, хотя неумолимая статистика показывает, что от случайной потери одной из фаз гибнет более половины электромоторов. Для защиты асинхронных двигателей от подобных неприятностей разработаны различные схемы подключения, обеспечивающие отключения электродвигателя в аварийных ситуациях.

Тепловая защита электродвигателя инерционна и не всегда успевает сработать при токовых перегрузках, более эффективны многочисленные схемы релейной защиты, которые срабатывают практически мгновенно при исчезновении одной из фаз. Как правило, контакты реле размыкают цепи питания магнитных пускателей, а контакты магнитных пускателей разрывают цепь питания двигателя. Надежную защиту обеспечивает применение реле контроля фаз.

Конспект лекций по курсу “Электрический привод” , страница 30

При пуске двигателя, при больших значениях скольжения, частота тока в проводниках ротора в десятки раз больше, при этом токи в проводниках ротора вытесняются в сторону воздушного зазора и протекают по сечению сравнительно малой площади. В этом режиме активное сопротивление обмотки ротора может увеличиваться в несколько раз и обеспечивать достаточно большой пусковой момент двигателя, как изображено на рис.5.2.2.

Рис.5.2.2 Механические характеристики асинхронного двигателя при отсутствии и наличии в роторе вытеснения токов

Переход из режима работы с вытеснением тока в роторе к режиму с равномерным распределением токов в проводниках достаточно плавный. Поэтому в машинах с глубокими пазами в роторе наблюдается также повышенный критический момент и, следовательно, повышенная перегрузочная способность.

Вместе с тем, следует иметь ввиду, что в электроприводах с полупроводниковыми преобразователями напряжения питания двигателя обычно искажены и в глубоких пазах ротора на частотах высших гармоник возможно существенное увеличение потерь энергии.

Читать еще:  Что такое синхронный двигатель с постоянными магнитами

§ 5.3. Реакторный пуск асинхронных двигателей

Реакторный пуск асинхронного двигателя является наиболее дешевым средством ограничения провалов напряжения питающей сети и механических воздействий на двигатель при его пусках. Схема пуска двигателя через реактор с индуктивностью Lр изображена на рис.5.3.1. В соответствии со схемой в начале пуска двигатель подключается к питающей сети через реактор Lр коммутационным аппаратом A1. Через некоторое время реактор шунтируется коммутационным аппаратом A2 и пуск продолжается при подключении двигателя непосредственно к питающей сети.

Индуктивность реактора Lр включается последовательно с индуктивностью рассеяния обмотки статора двигателя. Поэтому в первом приближении для определения пусковых характеристик двигателя можно использовать приведенные выше формулы с увеличенной индуктивностью рассеяния.

Рис.5.3.1 Схема реакторного пуска асинхронного двигателя

Пусковой ток двигателя при индуктивности реактора, соизмеримой с индуктивностями рассеяния

. (5.3.1)

Пусковой момент двигателя

. (5.3.2)

Критический момент двигателя

. (5.3.3)

Из выражений (2.9.1)-(2.9.3) видно, что применение реакторов при пусках позволяет ограничить пусковой ток, но приводит к значительному уменьшению пускового и критического моментов, то есть к значительному ухудшению пусковых свойств привода. В неблагоприятных случаях может возникнуть ситуация, отображенная на рис.5.1.2 b), когда в каких-то зонах пуска момент двигателя меньше момента сопротивления нагрузки.

Из положительных воздействий токоограничивающих реакторов следует также отметить ограничение апериодических составляющих токов в начале пуска и, следовательно, размаха знакопеременных колебаний момента, уменьшение провала напряжения питающей электросети. Регуляторам напряжения электросети предоставляется время для восстановления напряжения к моменту шунтирования токоограничивающего реактора.

Вместе с тем, при шунтировании токоограничивающего реактора пусковые свойства двигателя восстанавливаются и пусковой ток увеличивается. Но в момент шунтирования реактора скачок тока меньше и, соответственно, меньше провал напряжения сети, колебания момента двигателя.

§ 5.4. Тормозные режимы асинхронных двигателей

  • АлтГТУ 419
  • АлтГУ 113
  • АмПГУ 296
  • АГТУ 267
  • БИТТУ 794
  • БГТУ «Военмех» 1191
  • БГМУ 172
  • БГТУ 603
  • БГУ 155
  • БГУИР 391
  • БелГУТ 4908
  • БГЭУ 963
  • БНТУ 1070
  • БТЭУ ПК 689
  • БрГУ 179
  • ВНТУ 120
  • ВГУЭС 426
  • ВлГУ 645
  • ВМедА 611
  • ВолгГТУ 235
  • ВНУ им. Даля 166
  • ВЗФЭИ 245
  • ВятГСХА 101
  • ВятГГУ 139
  • ВятГУ 559
  • ГГДСК 171
  • ГомГМК 501
  • ГГМУ 1966
  • ГГТУ им. Сухого 4467
  • ГГУ им. Скорины 1590
  • ГМА им. Макарова 299
  • ДГПУ 159
  • ДальГАУ 279
  • ДВГГУ 134
  • ДВГМУ 408
  • ДВГТУ 936
  • ДВГУПС 305
  • ДВФУ 949
  • ДонГТУ 498
  • ДИТМ МНТУ 109
  • ИвГМА 488
  • ИГХТУ 131
  • ИжГТУ 145
  • КемГППК 171
  • КемГУ 508
  • КГМТУ 270
  • КировАТ 147
  • КГКСЭП 407
  • КГТА им. Дегтярева 174
  • КнАГТУ 2910
  • КрасГАУ 345
  • КрасГМУ 629
  • КГПУ им. Астафьева 133
  • КГТУ (СФУ) 567
  • КГТЭИ (СФУ) 112
  • КПК №2 177
  • КубГТУ 138
  • КубГУ 109
  • КузГПА 182
  • КузГТУ 789
  • МГТУ им. Носова 369
  • МГЭУ им. Сахарова 232
  • МГЭК 249
  • МГПУ 165
  • МАИ 144
  • МАДИ 151
  • МГИУ 1179
  • МГОУ 121
  • МГСУ 331
  • МГУ 273
  • МГУКИ 101
  • МГУПИ 225
  • МГУПС (МИИТ) 637
  • МГУТУ 122
  • МТУСИ 179
  • ХАИ 656
  • ТПУ 455
  • НИУ МЭИ 640
  • НМСУ «Горный» 1701
  • ХПИ 1534
  • НТУУ «КПИ» 213
  • НУК им. Макарова 543
  • НВ 1001
  • НГАВТ 362
  • НГАУ 411
  • НГАСУ 817
  • НГМУ 665
  • НГПУ 214
  • НГТУ 4610
  • НГУ 1993
  • НГУЭУ 499
  • НИИ 201
  • ОмГТУ 302
  • ОмГУПС 230
  • СПбПК №4 115
  • ПГУПС 2489
  • ПГПУ им. Короленко 296
  • ПНТУ им. Кондратюка 120
  • РАНХиГС 190
  • РОАТ МИИТ 608
  • РТА 245
  • РГГМУ 117
  • РГПУ им. Герцена 123
  • РГППУ 142
  • РГСУ 162
  • «МАТИ» — РГТУ 121
  • РГУНиГ 260
  • РЭУ им. Плеханова 123
  • РГАТУ им. Соловьёва 219
  • РязГМУ 125
  • РГРТУ 666
  • СамГТУ 131
  • СПбГАСУ 315
  • ИНЖЭКОН 328
  • СПбГИПСР 136
  • СПбГЛТУ им. Кирова 227
  • СПбГМТУ 143
  • СПбГПМУ 146
  • СПбГПУ 1599
  • СПбГТИ (ТУ) 293
  • СПбГТУРП 236
  • СПбГУ 578
  • ГУАП 524
  • СПбГУНиПТ 291
  • СПбГУПТД 438
  • СПбГУСЭ 226
  • СПбГУТ 194
  • СПГУТД 151
  • СПбГУЭФ 145
  • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
  • ПИМаш 247
  • НИУ ИТМО 531
  • СГТУ им. Гагарина 114
  • СахГУ 278
  • СЗТУ 484
  • СибАГС 249
  • СибГАУ 462
  • СибГИУ 1654
  • СибГТУ 946
  • СГУПС 1473
  • СибГУТИ 2083
  • СибУПК 377
  • СФУ 2424
  • СНАУ 567
  • СумГУ 768
  • ТРТУ 149
  • ТОГУ 551
  • ТГЭУ 325
  • ТГУ (Томск) 276
  • ТГПУ 181
  • ТулГУ 553
  • УкрГАЖТ 234
  • УлГТУ 536
  • УИПКПРО 123
  • УрГПУ 195
  • УГТУ-УПИ 758
  • УГНТУ 570
  • УГТУ 134
  • ХГАЭП 138
  • ХГАФК 110
  • ХНАГХ 407
  • ХНУВД 512
  • ХНУ им. Каразина 305
  • ХНУРЭ 325
  • ХНЭУ 495
  • ЦПУ 157
  • ЧитГУ 220
  • ЮУрГУ 309
Читать еще:  Шумно работает двигатель на лансере 10

Полный список ВУЗов

  • О проекте
  • Реклама на сайте
  • Правообладателям
  • Правила
  • Обратная связь

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Перечислите и охарактеризуйте потери мощности асинхронных двигателей. Приведите энергетическую диаграмму асинхронного двигателя.

Из-за своей конструктивной особенности асинхронный двигатель лишен некоторых недостатков, которые характерны для машин постоянного тока. Так как коллектор и щетки в асинхронном короткозамкнутом двигателе отсутствуют, двигателю характерны большая предельная единичная мощность, более высокая перегрузочная способность,более высокие скорости вращения и допустимую скорость изменения момента, лучшие массогабаритные показатели, чем машины постоянного тока. Однако основной проблемой асинхронной машины является пуск и управление.

Пуск асинхронного привода прямым включением в сеть связан с бросками тока в статорной цепи. Это общеизвестный факт. Но не все задумывались о том, в чем причина этого явления. Мы привыкли, что ток любого электродвигателя прямо пропорционален вращающему моменту на валу. А здесь, казалось бы, парадоксальная ситуация: момент двигателя при пуске ограничен, а ток может превышать номинальное значение в семь раз. Как же так получается? Все дело в физике работы асинхронной машины. Переменное электромагнитное поле статора наводит ЭДС в обмотке ротора двигателя. Величина этой ЭДС, в соответствии с законами электромагнитной индукции, зависит от скорости изменения электромагнитного поля статора, то есть от частоты вращения этого поля относительно ротора (от скольжения). Но если поле статора начинает вращаться сразу после подачи напряжения, то ротору необходимо какое-то время, для того, чтобы разогнаться. И чем мощнее и больше двигатель, тем больше времени требуется ротору для разгона – увеличенная масса способствует инерции. Величина скольжения, в свою очередь, имеет самое большое значение именно в первый момент пуска. В этот момент скольжение равно единице, ротор еще неподвижен, а поле уже вращается с максимальной скоростью. ЭДС в роторной цепи достигает максимального значения, так же как и ток ротора. Ток ротора тоже является переменным, поэтому он тоже создает свое переменное электромагнитное поле. Это поле опять же наводит ЭДС уже в статорной цепи двигателя. А под воздействием упомянутой ЭДС в статоре начинает протекать дополнительная составляющая тока, компенсирующая МДС ротора. Таким образом, ток в статоре всегда складывается из двух сонаправленных составляющих. Величина одной составляющей обусловлена собственным сопротивлением статорной обмотки. Эта составляющая имеет постоянное значение и на идеальном холостом ходу двигателя весь статорный ток сводится только к ней. А вторая составляющая статорного тока зависит от тока в роторной цепи и своего максимума достигает в первый момент пуска двигателя, уменьшаясь до нуля по мере приближения к точке идеального холостого хода. За счет второй составляющей статорный ток двигателя и достигает таких огромных значений при пуске. Остается невыясненным только один нюанс: почему большой пусковой ток асинхронного двигателя не обеспечивает столь же большого пускового момента, как это бывает у двигателей постоянного тока? Причина состоит в том, что момент двигателя создается только активной составляющей тока ротора, то есть той составляющей, которая совпадает по фазе с роторной ЭДС. А соотношение активного и реактивного тока ротора зависит, прежде всего, от частоты ЭДС, наводимой в роторной обмотке. Чем выше частота, тем более «переменным» становится ток и тем большее значение приобретает индуктивное сопротивление обмоток ротора. А чем больше индуктивное сопротивление роторных обмоток, тем более реактивным становится роторный ток. Максимальной частоты ЭДС ротора достигает именно в момент пуска, когда ротор неподвижен. В этот момент роторная ЭДС изменяется с частотой питающей сети – 50 герц. Впоследствии, когда двигатель выходит на рабочий участок характеристики, эта частота падает до нескольких герц, и индуктивное сопротивление обмоток перестает иметь значение, а ток ротора становится практически полностью активным. Да, пусковой ток в роторной цепи асинхронного двигателя велик, но это преимущественно реактивный ток, он не может обеспечить большой электромеханический момент. Активный ток достигает необходимой величины только после снижения частоты ЭДС и выхода двигателя на рабочую характеристику. С этим и связаны две проблемы пуска асинхронных двигателей: ограниченный пусковой момент и, напротив, повышенный в несколько раз пусковой статорный ток.

Читать еще:  Эфир запуск дизельного двигателя в мороз

Максимальной частоты ЭДС ротора достигает именно в момент пуска, когда ротор неподвижен. В этот момент роторная ЭДС изменяется с частотой питающей сети – 50 герц. Впоследствии, когда двигатель выходит на рабочий участок характеристики, эта частота падает до нескольких герц, и индуктивное сопротивление обмоток перестает иметь значение, а ток ротора становится практически полностью активным.

Расчет количества оборотов асинхронного двигателя

Распространенным двигателем на станках и подъемных устройствах является двигатель с короткозамкнутым ротором, поэтому пример для расчета следует брать для него. Сетевое напряжение поступает на статорную обмотку. Обмотки смещены друг от друга на 120 градусов. Возникшее поле электромагнитной индукции возбуждает электрический ток в обмотке. Ротор начинает работать под действием ЭМС.

Основной характеристикой работы двигателя является число оборотов в минуту. Рассчитываем это значение:

Пуск трёхфазного асинхронного двигателя

Включение в сеть при разомкнутой обмотке ротора

В этом случае, так же как и в трансформаторе, при разомкнутой вторичной обмотке возникает апериодическая составляющая Фа, магнитного потока, которая затухает по экспоненциальному закону с постоянной времени

где L1, — индуктивность, обусловленная сцеплением полного потока со статорной обмоткой.

В трехфазном асинхронном двигателе от момента включения зависит не величина, а пространственное направление апериодической составляющей потока. Вследствие этого апериодические токи в фазах неподвижной обмотки статора зависят от момента включения. Наибольшее значение имеет апериодическая составляющая тока в фазе, напряжение которой в момент включения проходит через нуль.

Составляющие установившихся токов трехфазной обмотки статора создают установившийся поток Фу, который вращается с синхронной скоростью. Можно считать в первом приближении, что пространственное направление затухающего апериодического потока Ф, остается неизменным. Вектор результирующего потока Ф в воздушном зазоре согласно выражению равен сумме векторов Фy и Фа и перемещается по кривой OABCDE. Максимальное значение поток Ф имеет в точке В.

Вследствие большого воздушного зазора и меньшего остаточного магнетизма максимальный ток при включении в фазе статора меньше, чем у трансформатора, но все же может в несколько раз превысить номинальное значение.

Включение в сеть при замкнутой обмотке ротора.

В большинстве случаев принимают, что электромагнитные переходные процессы проходят весьма быстро по сравнению с электромеханическими процессами, связанными с механической инерцией вращающихся масс, и ими можно пренебречь, считая, что электромагнитный переходной процесс не оказывает заметного влияния на общую длительность пускового режима.

При включении электродвигателя в сеть в случае короткозамкнутой обмотки ротора происходят в основном те же процессы, что и рассмотренные при разборе короткого замыкания. В первый момент включения при неподвижном роторе в обмотках статора и ротора возникают те же составляющие токов. В дальнейшем в обмотках статора и ротора возникают затухающие периодические составляющие токов, вызван­ные вращением ротора. Если бы ротор достиг синхронной скорости, то токи в обмотках были бы аналогичны для синхронной машины с одной обмоткой на роторе

Вследствие одинаковых сопротивлений обмоток асинхронного двигателя по продольной и поперечной осям отсутствует составляющая тока idq, имеющая двойную частоту. При скольжении s в переходном режиме по обмоткам асинхронного двигателя проходят следующие составляющие токов:

  1. установившийся ток статора, имеющий частоту сети, и установившийся ток обмотки ротора, имеющий частоту скольжения s;
  2. апериодический ток статора и соответствующий ему периодический ток ротора, имеющий частоту вращения ротора (1—s); обе составляющие затухают с постоянной времени, определяемой переходными сопротивлениями обмотки статора;
  3. апериодический ток ротора и соответствующий ему периодический ток статора, имеющий частоту вращения ротора (1—s). Обе составляющие затухают с постоянной времени, определяемой переходными сопротивлениями обмотки ротора.

При изменении скольжения меняется величина и фаза токов (особенно заметно в диапазоне скольжений sK

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector